專利名稱：變焦透鏡及顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變焦透鏡及顯微鏡，尤其涉及使用了具有電光效應(yīng)的光學(xué)材料的能夠改變焦距的變焦透鏡以及具有該變焦透鏡的顯微鏡。
背景技術(shù)：
以往，光學(xué)透鏡、棱鏡等光學(xué)元件用于照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)設(shè)備、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等電子照相方式的記錄裝置、DVD等光記錄裝置，通信用、工業(yè)用光學(xué)器件等。通常的光學(xué)透鏡的焦距是固定的，但是，上述設(shè)備、裝置中有時(shí)要使用能夠根據(jù)情況調(diào)整焦距的透鏡，即，所謂的變焦透鏡。現(xiàn)有的變焦透鏡是通過組合多個(gè)透鏡并以機(jī)械方式調(diào)整焦距的。然而，從響應(yīng)速度、制作成本、小型化、功耗等方面來看，這種機(jī)械方式的變焦透鏡的應(yīng)用存在局限性。對此，例如，有人就提出了在構(gòu)成光學(xué)透鏡的透明介質(zhì)中使用能夠改變折射率的物質(zhì)的變焦透鏡、以及通過機(jī)械方式使光學(xué)透鏡的形狀發(fā)生變形而非移動(dòng)光學(xué)透鏡位置的變焦透鏡。作為前者的變焦透鏡，有人提出了一種將液晶用作光學(xué)透鏡的變焦透鏡。該變焦透鏡例如以玻璃板等由透明物質(zhì)形成的容器封裝液晶。該容器的內(nèi)側(cè)被加工成球面狀從而使液晶成型為透鏡形狀。而且，容器的內(nèi)側(cè)設(shè)置有透明電極，通過改變向該電極施加的電壓，能夠控制向液晶施加的電場。由此，可以通過電壓控制液晶的折射率，從而對焦距實(shí)施可變控制(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。作為后者的變焦透鏡，變形透鏡的材料大多采用液體。例如，在非專利文獻(xiàn)1中記載的變焦透鏡中，具有在由玻璃板夾持的空間中封裝有硅油等液體的結(jié)構(gòu)。玻璃板被加工得較薄，利用鋯鈦酸鉛(PZT)壓電致動(dòng)器向玻璃板施加壓力，從而使以油和玻璃板整體構(gòu)成的透鏡發(fā)生變形，由此控制焦點(diǎn)位置。該變焦透鏡的動(dòng)作原理和眼球的水晶體相同。在上述的光學(xué)設(shè)備中，顯微鏡是一種可望通過引進(jìn)變焦透鏡來實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用的設(shè)備。由于顯微鏡中使用NA(數(shù)值孔徑)較大的物鏡，因此景深非常淺。因此，將立體物作為測量對象而進(jìn)行觀察時(shí)，僅可以同時(shí)觀測立體物中與焦點(diǎn)高度一致的一部分區(qū)域。若要得到立體物的全像，需要在觀察時(shí)上下慢慢移動(dòng)透鏡系統(tǒng)或者搭載有測量對象的載物臺(tái)。另外，正在逐步確立這樣一種立體圖像合成技術(shù)，即移動(dòng)載物臺(tái)并對每一定高度進(jìn)行圖像拍攝，通過對所拍攝的多個(gè)圖像進(jìn)行處理以合成立體圖像。近年來，在顯微鏡中，共聚焦顯微鏡的使用范圍得以擴(kuò)大。參考圖1來說明共聚焦顯微鏡的原理。在該系統(tǒng)中，通過透鏡3 (通常稱為物鏡)將測量對象1發(fā)出的光變?yōu)槠叫泄饩€，然后再通過透鏡4對其進(jìn)行會(huì)聚。在會(huì)聚的點(diǎn)的位置上放置具有與該光斑直徑相同程度直徑的針孔5，以光檢測器6測量透過的光的功率。此時(shí)，考慮在測量對象1的正下方有測量對象2的情況。如圖1的虛線所示，從測量對象2發(fā)出的光在透過透鏡3、透鏡4之后的會(huì)聚位置比針孔5所處的位置還要低。當(dāng)測量對象2發(fā)出的光到達(dá)針孔5的高度時(shí)發(fā)生再次擴(kuò)散，從而導(dǎo)致由針孔5透過的光成分顯著減少。即，在該系統(tǒng)中僅能檢測出從測量對象1的位置發(fā)出的光信號。
在通常的顯微鏡中，若測量對象的上、下位置存在其他發(fā)光物體，來自那些物體的光將作為噪聲而重疊于來自測量對象的光，因此，很難僅僅提取測量對象的信息。另一方面，在共聚焦顯微鏡中，通過調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)置，可以僅對測量對象的信息進(jìn)行有效的提取。但是，能夠同時(shí)提取的信息僅限于處于圖1的測量對象1位置處的物體，因此，若要得到物體的全像，需要在上下左右方向上慢慢移動(dòng)物體來收集三維數(shù)據(jù)。關(guān)于左右移動(dòng)，有一種利用諸如電流計(jì)鏡那樣可使光線的方向發(fā)生快速偏轉(zhuǎn)的部件(偏光器)而無需移動(dòng)測量對象的物體本身就進(jìn)行測量的裝置。但是，關(guān)于上下移動(dòng)，一般通過機(jī)械方式移動(dòng)測量對象。然而，包括共聚焦顯微鏡在內(nèi)的現(xiàn)有的顯微鏡中，通過機(jī)械方式使搭載有測量對象的載物臺(tái)在上下方向移動(dòng)來進(jìn)行一系列測量的情況下，若要得到所有的數(shù)據(jù)，則需要較長時(shí)間。對此，若能夠通過變焦透鏡對焦點(diǎn)進(jìn)行電氣控制來代替移動(dòng)載物臺(tái)，則可望提高計(jì)量的精度并且還可以提高掃描速度。以往，作為變焦透鏡，可以采用通過機(jī)械方式調(diào)整焦距的變焦透鏡、通過對液晶施加電場來控制折射率的變焦透鏡、以及通過PZT壓電致動(dòng)器使透鏡變形的變焦透鏡等。但是，由于焦距變動(dòng)所需的響應(yīng)速度存在限制，不能適用于Ims以下的快速響應(yīng)的情況，從而很難捕捉到快速現(xiàn)象。本發(fā)明的目的在于提供能夠快速改變焦距的變焦透鏡以及通過該透鏡能夠快速測量包括高度方向信息在內(nèi)的立體物體的顯微鏡?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本國專利申請公開公報(bào)“特開1999-064817號公報(bào)”非專利文獻(xiàn)1 “使用變焦透鏡的焦深擴(kuò)展光學(xué)機(jī)構(gòu)”，金子卓等，Denso technical review, Vol. 3，No. 1，p. 52—58，1998.

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的變焦透鏡的一個(gè)實(shí)施方式的其特征在于，包括由具有反演對稱性的單晶構(gòu)成的電光材料；形成于該電光材料的第一面上的第一陽極；形成于與所述第一面相對的第二面上并且形成于與所述第一陽極相對的位置處的第一陰極；形成于所述第一面上并且設(shè)置為與所述第一陽極之間相互隔開的第二陰極；以及形成于所述第二面上并且形成于與所述第二陰極相對的位置處、且設(shè)置為與所述第一陰極之間相互隔開的第二陽極，光軸被設(shè)定為光從與所述第一面正交的第三面入射后，透過由所述第一陽極和所述第一陰極構(gòu)成的第一電極對之間，之后，透過由所述第二陽極和所述第二陰極構(gòu)成的第二電極對之間，之后，從與所述第三面相對的第四面出射；通過改變向所述第一電極對和所述第二電極對之間施加的電壓，可以改變從所述電光材料的所述第四面出射的光的焦點(diǎn)ο本發(fā)明的顯微鏡的一個(gè)實(shí)施方式為在光學(xué)系統(tǒng)中包括變焦透鏡的顯微鏡，在該變焦透鏡中，第一基本單位元件、半波片以及第二基本單位元件沿著光軸方向進(jìn)行串列式配置，所述第一基本單位元件和所述第二基本單位元件相對于光軸垂直地施加電場且電場的施加方向互相成90度角度，所述半波片相對于所述第一基本單位元件和所述第二基本單位元件的電場施加方向成45度角度，所述第一基本單位元件和所述第二基本單位元件分別包括由具有反演對稱性的單晶構(gòu)成的電光材料；形成于該電光材料的第一面上的第一陽極；形成于與所述第一面相對的第二面上并且形成于與所述第一陽極相對的位置處的第一陰極；形成于所述第一面上并且與所述第一陽極之間相互隔開的第二陰極；以及形成于所述第二面上并且形成于與所述第二陰極相對的位置處、且與所述第一陰極之間相互隔開的第二陽極；其中，光軸被設(shè)定為光從與所述第一面正交的第三面入射后透過由所述第一陽極和所述第一陰極構(gòu)成的第一電極對之間，之后，透過由所述第二陽極和所述第二陰極構(gòu)成的第二電極對之間后從與所述第三面相對的第四面出射；通過改變向所述第一電極對和所述第二電極對之間施加的電壓，可以改變從所述電光材料的所述第四面出射的光的焦點(diǎn)。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣一種變焦透鏡，S卩包括由具有反演對稱性的單晶構(gòu)成的光電材料、以及形成于電光材料表面的2N個(gè)電極，向相鄰的電極對施加相反的電壓，通過改變向電極對之間施加的電壓，能夠快速改變焦距。通過在顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)中配置上述變焦透鏡，不再需要通過機(jī)械方式上下移動(dòng)搭載有測量對象的載物臺(tái)，因此，能夠縮短測量立體像時(shí)所需的時(shí)間。另外，當(dāng)測量對象發(fā)生快速的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，能夠捕捉其快速現(xiàn)象。


圖1為用于說明現(xiàn)有的共聚焦顯微鏡的原理的圖；圖2為表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的變焦透鏡的結(jié)構(gòu)的圖；圖3為用于說明第一實(shí)施方式的變焦透鏡的原理的圖；圖4為表示第一實(shí)施方式的變焦透鏡的光路長度調(diào)制示例的圖；圖5為表示第一實(shí)施方式的變焦透鏡的焦距對電極間隔的依賴性的圖；圖6為表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的變焦透鏡的結(jié)構(gòu)的圖；圖7為表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的變焦透鏡的結(jié)構(gòu)的圖；圖8為表示本發(fā)明一實(shí)施方式的顯微鏡的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參考附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施方式的變焦透鏡由電光材料和安裝于該電光材料的電極構(gòu)成。通過利用電光效應(yīng)，所實(shí)現(xiàn)的響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的變焦透鏡的響應(yīng)速度。圖2圖示了本發(fā)明第一實(shí)施方式的變焦透鏡的結(jié)構(gòu)?；?1的上面(第一面) 及下面(第二面)形成有四個(gè)條狀電極，其中，基板11是通過將電光材料加工成板狀所得到的基板。設(shè)置有在光入射側(cè)作為上部電極的陽極12(第一陽極)和夾持著基板11并且作為下部電極的陰極13(第一陰極)。另外，在光的出射側(cè)設(shè)置有與上述電極相隔開的另一對電極，上部電極為陰極14(第二陰極)，下部電極為陽極15(第二陽極)。四個(gè)條狀電極具有在長度方向的邊均相互平行的形狀。光從與設(shè)置有電極的面正交的面(第三面)入射后在基板11的內(nèi)部沿著X軸方向傳播，并沿著與上述條狀電極的長度方向垂直的方向從陽極12和陰極13之間透過。然后，光從陰極14和陽極15之間透過后從與入射面相對的面(第四面)出射至空氣中。在這種結(jié)構(gòu)中，向陽極和陰極之間施加電壓。向光入射側(cè)的電極對與光出射側(cè)的電極對所施加的電壓的方向(Z軸方向)互相相反。陽極12和陽極15的電位可以不同，陰極13和陰極14的電位也可以不同。另外，將陽極12和陽極15中電位較低一方的電極的電位設(shè)定為高于陰極13和陰極14中電位較高一方的電極的電位。此時(shí)，這些電極之間產(chǎn)生電場的分布，因此，由于基板11具有的電光效應(yīng)，折射率得以調(diào)制。當(dāng)光從折射率被調(diào)制后的部分中透過時(shí)，光因上述折射率分布而發(fā)生折射現(xiàn)象， 其結(jié)果，光得以聚光或者發(fā)散。在聚光的情況下，根據(jù)圖2的結(jié)構(gòu)，起到柱面凸透鏡的功能， 在發(fā)散的情況下起到柱面凹透鏡的功能。另外，由于光的折射率根據(jù)所施加的電壓而不同， 因此能夠通過電壓來控制焦距。根據(jù)電光效應(yīng)，在施加電壓后最遲也會(huì)在s以內(nèi)的時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)速度顯著快于現(xiàn)有的變焦透鏡的變焦透鏡。如上所述，圖2所示的元件為柱面變焦透鏡，其成為構(gòu)成多種透鏡的基本單位。若要實(shí)現(xiàn)一般的球面透鏡，對兩個(gè)作為該基本單位的元件進(jìn)行組裝即可。即，通過將兩個(gè)基本單位元件設(shè)置成以光軸為中心互相成90度角，可以實(shí)現(xiàn)與球面透鏡等效的功能。另外，本實(shí)施方式的特征在于，基板11的材料在具有電光效應(yīng)的材料中尤其采用了由具有反演對稱性的晶體形成的材料。其理由詳見后述。下面，參照圖3，詳細(xì)說明折射率的調(diào)制情況和作為透鏡的功能。圖3表示了從y 軸方向觀看圖2所示的變焦透鏡側(cè)面的狀態(tài)。在基板11中，在未向四個(gè)電極施加電壓時(shí)， 折射率相同，因此，光未發(fā)生調(diào)制而直接透過基板11。所以，不起到透鏡的功能。但是，當(dāng)入射平面波時(shí)，從基板11出射的光的波面也是平面，若考慮到曲率半徑為無窮大，則還可以看作是焦距為無窮大的透鏡。當(dāng)向四個(gè)電極施加電壓時(shí)，在這些電極之間生成如圖3所示的電力線16。電力線 16不僅生成于陽極12和陰極13之間、陰極14和陽極15之間，還擴(kuò)散到這些電極的外側(cè)。 換言之，生成了電力線意味著生成了電場。此時(shí)，由于基板11具有電光效應(yīng)，因此，折射率在基板11內(nèi)部生成電場的位置處得以調(diào)制。在基板11的內(nèi)部，在四個(gè)電極的附近、即在基板11的表面附近的電場較大，折射率的變化較大。而在基板11的中央部分(所有軸方向中的中央附近)，電場較小，折射率的變化也較小。圖3的右側(cè)示意地圖示了表示折射率變化量的分布的折射率調(diào)制曲線17。折射率調(diào)制曲線的縱軸為Z軸的坐標(biāo)、橫軸為自未施加電壓開始時(shí)的折射率的變化量Δη。圖 3圖示了折射率在整體上向負(fù)方向發(fā)生變化的狀態(tài)，在基板11的表面附近的調(diào)制較大，因此，折射率變化量Δη較小。另一方面，在中央部附近的調(diào)制較小，因此，折射率變化量Δη 較表面附近要大。當(dāng)光透過呈現(xiàn)這種折射率分布的物體中時(shí)，基板11的表面附近的光速大于基本11的中央部的光速，因此起到凸透鏡的功能。即，焦點(diǎn)自未施加有電壓時(shí)的無窮大的焦距移動(dòng)至有限的焦距上。(電光材料)電光效應(yīng)包括不同次數(shù)的電光效應(yīng)，一般利用一次電光效應(yīng)(下面，稱為普克爾斯效應(yīng))。在普克爾斯效應(yīng)中，折射率的變化與電場成正比。在圖2、圖3所示的結(jié)構(gòu)中，陽極12和陰極13之間、陰極14和陽極15之間，電場的方向相反，并且折射率分布也相反。從而，若利用普克爾斯效應(yīng)，則當(dāng)光通過上述兩個(gè)電極對之間時(shí)，由折射率分布引起的光的偏轉(zhuǎn)正負(fù)相互抵消，從而不能起到作為透鏡的功能。若利用二次電光效應(yīng)(下面，稱為克爾效應(yīng))，則折射率變化與電場的平方成正比。因此，即使在陽極12和陰極13之間、陰極14和陽極15之間電場方向相反，折射率分布也相同，因此，光的偏轉(zhuǎn)不會(huì)抵消而是相互加強(qiáng)。多數(shù)電光材料不具有反演對稱性而表現(xiàn)出普克爾斯效應(yīng)。一部分電光材料則具有反演對稱性，從而不表現(xiàn)普克爾斯效應(yīng)，而是克爾效應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢。因此，將具有反演對稱性的材料用作構(gòu)成本實(shí)施方式的基板11的電光材料，顯得尤為重要。一般而言，當(dāng)由外部向電介質(zhì)施加電場時(shí)，將會(huì)發(fā)生與所述電場成正比的極化，當(dāng)電場移去時(shí)極化變?yōu)?。但是，存在這樣一種物質(zhì)，在該物質(zhì)中，即使電場移去后也會(huì)殘留有限的極化。在無外電場作用下存在的極化被稱為自發(fā)極化?？梢砸蛲怆妶龆聪蜻@種自發(fā)極化的方向，具有這種自發(fā)極化性質(zhì)的物質(zhì)被稱為鐵電體。有時(shí)將非鐵電體的電介質(zhì)稱為順電體。具有反演對稱性的單晶是指，在x、y、ζ坐標(biāo)系中原子排列以某原點(diǎn)為中心進(jìn)行反演動(dòng)作后與原來的原子排列完全重合的晶體。當(dāng)具有自發(fā)極化性質(zhì)的晶體在坐標(biāo)軸上進(jìn)行反演動(dòng)作時(shí)，自發(fā)極化的方向發(fā)生反演，因此，這種晶體不能被稱為具有反演反演對稱性。 因此，由于鐵電體具有自發(fā)極化性質(zhì)，因此不具有反演對稱性。另一方面，還存在即使具有自發(fā)極化性質(zhì)也不能在外電場作用下發(fā)生反演的物質(zhì)。這種物質(zhì)雖然不具有反演對稱性，但是也不是鐵電體，因此，并非所有不具有反演對稱性的物質(zhì)都是鐵電體。另外，不可能存在既是鐵電體又具有反演對稱性的物質(zhì)。作為具有反演對稱性的電光材料，有具有鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)的單晶材料。若適當(dāng)?shù)剡x擇使用溫度，則鈣鈦礦型單晶材料在使用狀態(tài)下將變?yōu)榫w結(jié)構(gòu)具有反演對稱性的立方晶體。在立方晶相中不表現(xiàn)普克爾斯效應(yīng)，而是克爾效應(yīng)占據(jù)優(yōu)勢。例如，以人們最熟知的鈦酸鋇(BaTiO3，下面稱為BT)為例，其晶相在120°C左右由正方晶相向立方晶相轉(zhuǎn)變。若溫度超過了晶相轉(zhuǎn)變的溫度(下面，稱為晶相轉(zhuǎn)變溫度)，則BT晶體結(jié)構(gòu)變?yōu)榱⒎骄w，從而表現(xiàn)出克爾效應(yīng)。另夕卜，以鉭鈮酸鉀(KTN =KTa1^xNbxO3O < χ < 1)為主成分的單晶材料具有更加適合的特征。BT的晶相轉(zhuǎn)變溫度是固定的，而KTN的晶相轉(zhuǎn)變溫度卻可以根據(jù)鉭和鈮的組成比例來選擇。由此，可以將晶相轉(zhuǎn)變溫度設(shè)定在室溫左右。若溫度高于晶相轉(zhuǎn)變溫度，則 KTN成為立方晶相，具有反演對稱性，具有較大的克爾效應(yīng)。即使同為立方晶相，溫度越接近室溫，克爾效應(yīng)就越明顯。因此，為簡單地實(shí)現(xiàn)較大的克爾效應(yīng)，將晶相轉(zhuǎn)變溫度設(shè)定在接近室溫的溫度就變得非常重要。并且，作為與KTN相關(guān)的單晶材料，可以使用晶體的主成分由化學(xué)元素周期表中的IA族和Va族構(gòu)成的材料，其中，IA族為鉀，VA族包括鈮、鉭中的至少一個(gè)。另外，作為添加的雜質(zhì)，可以包括化學(xué)元素周期表中除了鉀以外的IA族元素，例如鋰，或者IIA族的一個(gè)或多個(gè)。例如，還可以使用立方晶相的KLTNOVyLiyTivxNbxCVO < χ < 1、0 < y < 1)晶體。(光路長度調(diào)制)對采用KTN時(shí)的光路長度調(diào)制進(jìn)行詳細(xì)說明。在圖3的結(jié)構(gòu)中，光的偏振包括光電場方向?yàn)閥軸方向的情況和Z軸方向的情況。在這兩種情況下光所感到的折射率調(diào)制ANy 和Δ Nz分別為如下[數(shù)1]
八乂和ΔΝΖ不同。其中，Iitl為調(diào)制前的折射率，Sn、S12為電光系數(shù)。S11為正值， S12則為負(fù)值，并且S11的絕對值大于S12的絕對值。如下式所述，利用光路長度調(diào)制As來評價(jià)透鏡的特性，所述光路長度調(diào)制Δ s通過在光的傳播路徑(長度L)對上述折射率變化量進(jìn)行積分所得。[數(shù)2]
權(quán)利要求
1.一種變焦透鏡，包括電光材料，由具有反演對稱性的單晶構(gòu)成； 第一陽極，形成于所述電光材料的第一面上；第一陰極，形成于與所述第一面相對的第二面上并且形成于與所述第一陽極相對的位置處；第二陰極，形成于所述第一面上并且與所述第一陽極之間相互隔開；以及第二陽極，形成于所述第二面上并且形成于與所述第二陰極相對的位置處、且與所述第一陰極之間相互隔開， 其中，光軸被設(shè)定為當(dāng)光從與所述第一面正交的第三面入射后，所述光從由所述第一陽極和所述第一陰極構(gòu)成的第一電極對之間透過，之后，從由所述第二陽極和所述第二陰極構(gòu)成的第二電極對之間透過，之后，從與所述第三面相對的第四面出射，通過改變向所述第一電極對和所述第二電極對之間施加的電壓，從而改變從所述電光材料的所述第四面出射的光的焦點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變焦透鏡，其中 所述電光材料為鈣鈦礦型單晶材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變焦透鏡，其中所述電光材料為鉭鈮酸鉀(KTN =KTa1^xNbxO3,0 < X < 1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變焦透鏡，其中所述電光材料中，晶體的主成分由化學(xué)元素周期表中的IA族和VA族構(gòu)成，其中，IA族為鉀，VA族包括鈮、鉭中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變焦透鏡，其中所述電光材料還含有作為添加雜質(zhì)的、化學(xué)元素周期表中除鉀以外的IA族或IIA族中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項(xiàng)所述的變焦透鏡，其中所述第一陽極和所述第二陽極以及所述第一陰極和所述第二陰極由與所述電光材料形成肖特基結(jié)的材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變焦透鏡，其中所述第一陽極和所述第二陽極以及所述第一陰極和所述第二陰極具有條狀形狀，其長度方向的邊全部平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的變焦透鏡，其中將所述第一陽極和所述第二陰極之間的間隔設(shè)為G、所述電光材料的厚度設(shè)為T時(shí)，G < 1. 5T。
9.一種變焦透鏡，包括電光材料，由具有反演對稱性的單晶構(gòu)成；以及 2N個(gè)電極，形成于所述電光材料的表面， 其中，當(dāng)1彡k彡N-I時(shí)，將形成于所述電光材料的第一面上且從光的入射側(cè)開始的第k個(gè)電極設(shè)為第k個(gè)陽極，將形成于與所述第一面相對的第二面上且形成于與所述第k個(gè)陽極相對的位置處的電極設(shè)為第k個(gè)陰極；將形成于所述第一面上且與所述第k個(gè)陽極之間相互隔開的電極設(shè)為第k+Ι個(gè)陰極， 將形成于所述第二面上并形成于與所述第k+Ι個(gè)陰極相對的位置處且與所述第k+Ι個(gè)陰極之間相互隔開的電極設(shè)為第k+Ι個(gè)陽極；光軸被設(shè)定為在光從與所述第一面正交的第三面入射后，所述光從由所述第k個(gè)陽極和所述第k個(gè)陰極構(gòu)成的電極對之間以及由第N個(gè)陽極和第N個(gè)陰極構(gòu)成的電極對之間透過，之后，從與所述第三面相對的第四面出射；以及通過改變向所述第k個(gè)電極和第N個(gè)電極之間施加的電壓，能夠改變從所述電光材料的所述第四面出射的光的焦點(diǎn)。
10.一種顯微鏡，其中的光學(xué)系統(tǒng)包括變焦透鏡，其中在所述變焦透鏡中，第一基本單位元件、半波片以及第二基本單位元件沿著光軸方向進(jìn)行串列式配置，所述第一基本單位元件和所述第二基本單位元件相對光軸垂直地施加電場且設(shè)置為電場施加方向互相成90度角度，所述半波片相對于所述第一基本單位元件和所述第二基本單位元件的電場施加方向成45度角度；所述第一基本單位元件和所述第二基本單位元件分別包括 電光材料，由具有反演對稱性的單晶構(gòu)成； 第一陽極，形成于所述電光材料的第一面上；第一陰極，形成于與所述第一面相對的第二面上并且形成于與所述第一陽極相對的位置處；第二陰極，形成于所述第一面上并且與所述第一陽極之間相互隔開；以及第二陽極，形成于所述第二面上并且形成于與所述第二陰極相對的位置處、且與所述第一陰極之間相互隔開，光軸被設(shè)定為當(dāng)光從與所述第一面正交的第三面入射后，所述光從由所述第一陽極和所述第一陰極構(gòu)成的第一電極對之間透過，之后，從由所述第二陽極和所述第二陰極構(gòu)成的第二電極對之間透過，之后，從與所述第三面相對的第四面出射，通過改變向所述第一電極對和所述第二電極對之間施加的電壓，從而改變從所述電光材料的所述第四面出射的光的焦點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯微鏡，其中 所述電光材料為鈣鈦礦型單晶材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯微鏡，其中所述電光材料為鉭鈮酸鉀(KTN =KTa1^xNbxO3,0 < X < 1)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯微鏡，其中在所述電光材料中，晶體的主成分由化學(xué)元素周期表中的IA族和VA族構(gòu)成，其中，IA 族為鉀，VA族包括鈮、鉭中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯微鏡，其中所述電光材料還含有作為添加雜質(zhì)的、化學(xué)元素周期表中除鉀以外的IA族或IIA族的一種或多種。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任意一項(xiàng)所述的顯微鏡，其中所述第一陽極和所述第二陽極以及所述第一陰極和所述第二陰極由與所述電光材料形成肖特基結(jié)的材料形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯微鏡，其中所述第一陽極和所述第二陽極以及所述第一陰極和所述第二陰極具有條狀形狀，其長度方向的邊全部平行。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的顯微鏡，其中將所述第一陽極和所述第二陰極之間的間隔設(shè)為G、所述電光材料的厚度設(shè)為T時(shí)，G < 1. 5T。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任意一項(xiàng)所述的顯微鏡，其中所述第一基本單位元件和所述第二基本單位元件分別包括形成于所述電光材料的表面的2N個(gè)電極；當(dāng)1彡k彡N-I時(shí)，將形成于所述電光材料的第一面上且從光的入射側(cè)開始第k個(gè)電極設(shè)為第k個(gè)陽極，將形成于與所述第一面相對的第二面上且形成于與所述第k個(gè)陽極相對的位置處的電極設(shè)為第k個(gè)陰極；將形成于所述第一面上且與所述第k個(gè)陽極之間相互隔開的電極設(shè)為第k+Ι個(gè)陰極， 將形成于所述第二面上并形成于與所述第k+Ι個(gè)陰極相對的位置處且與所述第k+Ι個(gè)陰極之間相互隔開的電極設(shè)為第k+Ι個(gè)陽極；光軸被設(shè)定為光從與所述第一面正交的第三面入射后從透過由所述第k個(gè)陽極和所述第k個(gè)陰極構(gòu)成的電極對之間以及由第N個(gè)陽極和第N個(gè)陰極構(gòu)成的電極對之間透過， 之后，從與所述第三面相對的第四面出射；通過改變向所述第k個(gè)電極和所述第N個(gè)電極之間施加的電壓，能夠改變從所述電光材料的所述第四面出射的光的焦點(diǎn)。
全文摘要
提供能夠快速地改變焦距的變焦透鏡。包括由具有反演對稱性的單晶構(gòu)成的電光材料；形成于該電光材料的第一面上的第一陽極和第二陰極，該第二陰極與所述第一陽極之間形成有間隔；以及形成于與所述第一面相對的第二面上并且形成于與所述第一陽極和所述第二陰極相對的位置處的第一陰極和第二陽極。并且，光軸被設(shè)定為在光從與所述第一面正交的第三面入射后，從與所述第三面相對的第四面出射。通過改變向所述第一電極對和所述第二電極對之間施加的電壓，來改變從所述第四面出射的光的焦點(diǎn)。
文檔編號G02B3/14GK102449536SQ201080024159
公開日2012年5月9日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者今井欽之, 八木生剛, 宮津純, 笹浦正弘, 豊田誠治 申請人:日本電信電話株式會(huì)社